JP4725448B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばＶＶＴ-i（Variable Valve Timing intelligent system）等の可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置に関する。

この種の内燃機関に備わる可変動弁機構は、回転数、負荷等の運転状況に応じて、吸気弁及び排気弁に係るバルブタイミングを変更し、各運転状態における出力や燃費等の向上を図っている。この機構によりバルブタイミングを調整し、吸気弁と排気弁とが上死点付近で同時に開弁する期間（即ち、オーバーラップ）を設ければ、吸気が排気を押し出し、或いは勢いよく出る排気が吸気を引き込む等の作用により、吸排気効率が向上するメリットがある。他方で、このオーバーラップは、上述のように、本来分離されるべき吸気と排気とを非常に精密なタイミング調整に基づいて共存させるので、上記メリットと引き替えに空燃比制御性の悪化等各種弊害を引き起こし得る。

かかる不具合に対処するため、運転状態等に応じて、オーバーラップ量を調整する技術が各種提案されている。例えば加速時にオーバーラップ量の変化速度を低減させ、オーバーリーンを防止する技術が提案されている（特許文献１参照）。或いは、アクセルペダルに応じてオーバーラップ量を拡大し、リーン領域を拡大する技術が提案されている（特許文献２参照）。

特開平１０−３３１６７０号公報 特開２００１−１８２５６３号公報

しかしながら、例えば前述の特許文献１及び２に開示されているオーバーラップの調整技術は、いずれも過給機を備える内燃機関での希薄燃焼（即ち、リーンバーン）を想定しておらず、かかる燃焼に適用する際には、各種不具合が生じ得る。例えば、仮に、加速時等において過給を行う場合にも、行わない場合と同様なバルブオーバーラップの調整を行うと、吸気と排気との圧力関係の違い等に起因して空燃比制御性・エミッションが悪化する虞がある。

本発明は、例えば上述した問題点に鑑みてなされたものであり、可変動弁機構及び過給機を備える内燃機関において、加速する際にも希薄燃焼を好適に行うための内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。

本発明に係る内燃機関の制御装置は上記課題を解決するために、吸気及び排気の量を夫々調整する吸気弁及び排気弁が開閉するタイミングを夫々変更可能な可変動弁機構と、前記吸気を圧縮する過給機とを備え、希薄燃焼が可能である内燃機関を制御するための制御装置であって、前記内燃機関が前記希薄燃焼を行っているか否かを判定する燃焼判定手段と、前記内燃機関に対して加速要求があるか否かを判定する加速判定手段と、前記希薄燃焼を行っていると判定され、且つ前記加速要求があると判定される第１条件を満たす場合には、前記希薄燃焼を維持しつつ、前記吸気弁と前記排気弁との開弁期間のオーバーラップ量を増加させるように、前記可変動弁機構を制御する制御手段とを備える。

本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、可変動弁機構及び過給機を備えると共に希薄燃焼可能な内燃機関を、次のように制御する。ここに、「可変動弁機構」とは、吸気弁及び排気弁が開閉するタイミングを夫々変更とし、吸気弁と排気弁が共に開いている期間であるオーバーラップ量を増減させることができる機構である。「過給機」とは、吸気を圧縮させて気筒に送り込むことで、燃焼に供する燃料量を増加させることが可能な装置であり、内燃機関に対して加速要求がある場合等に利用される。吸気を圧縮するには、排気タービン式過給機のように、燃焼後に気筒から導出される排気の運動エネルギ（以下、「排気エネルギ」ともいう）を利用する方式が採用される。「希薄燃焼」とは、混合気中の燃料分布に偏りをもたせることで、一般的な燃焼時の空燃比（例えば５〜２０：１）に比べて、混合気全体の中での燃料を薄くして燃焼させることをいう。この希薄燃焼により、燃費向上が見込まれる。

即ち、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、このような内燃機関の動作中に、燃焼判定手段によって、内燃機関が希薄燃焼を行っているか否かが判定され、これと相前後して又は並列に、加速判定手段によって、内燃機関に対して加速要求があるか否かが判定される。これらの判定の結果、希薄燃焼を行っていると判定され且つ加速要求があると判定されると、即ち、第１条件が満される場合には、制御手段による制御下で、可変動弁機構によって、吸気弁と排気弁との開弁期間のオーバーラップ量が増加される。典型的には、通常マップに代えて進角マップに従って吸気弁が進角され、吸気弁の開弁タイミングが早められ、上死点付近での、排気弁との開弁期間のオーバーラップ量が増加される。

ここで一般には、内燃機関に対して加速要求がある場合には、希薄燃焼の場合には、理論空燃比で燃焼する場合に比べて、排気温度が低く、排気エネルギも少ない。そのため過給圧も低くなり、希薄燃焼領域の拡大がさほど期待できない虞がある。言い換えれば、希薄燃焼のまま、加速することは一般に困難である。

しかるに本発明によれば上述の如く第１条件が満たされる場合にオーバーラップ量が増加されるので、気筒内に流入する混合気量が増加し、排気エネルギも増加し、過給圧が上昇するので、トルクが増加する。即ち、希薄燃焼領域が拡大される。従って、過給機を備える内燃機関においても希薄燃焼のまま、加速要求に応えることができ、希薄燃焼の恩恵として実用燃費の向上が見込まれる。尚、加速要求がない、定常走行時には、ＮＯｘを重視して通常マップとするとよい。

本発明に係る内燃機関の制御装置の一態様では、前記加速判定手段は、アクセル開度及び前記アクセル開度の時間変化量のうち少なくとも一方に基づいて、前記加速要求があるか否かを判定する。

この態様によれば、例えば、アクセル開度が、所定アクセル開度閾値を超える場合、或いはアクセル開度の時間変化量が、所定時間変化量閾値を超える場合には、加速要求があると判定される。加速要求があるか否かを具体的に判定することができ、その結果に基づいて、上述したように可変動弁機構が制御される。尚、「所定アクセル開度閾値」、及び「所定時間変化量閾値」は、上述したような吸気側を進角させる必要があると認められるアクセル開度の閾値、或いはアクセル開度の時間変化量の閾値として、予め実験或いはシミュレーションに基づいて導出されるとよく若干のマージンを持たせてもよい。更に、かかる閾値は事後的に変更されてもよい。尚、「超える」には、「以上」及び「より大きい」の意が含まれてよく、他方「下回る」には、「以下」及び「より小さい」の意が含まれてよい。

本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記第１条件に加えて、前記内燃機関の回転数が所定回転数閾値を下回り、且つ負荷が所定負荷閾値を越える第２条件を満たす場合には、前記制御手段は、前記オーバーラップ量を増加させるように、前記可変動弁機構を制御する。

この態様によれば、第１条件及び第２条件を共に満たす場合、例えば、希薄燃焼を行っていると判定され、且つ加速要求があると判定された場合に、更に、変速機のギアが高ギアであっても、オーバーラップ量増加の恩恵を享受できる。尚、「所定回転数閾値」は、典型的には、通常の希薄燃焼領域における、回転数の上限値であり、「所定負荷閾値」は、典型的には、通常の希薄燃焼領域における、負荷の上限値である。即ち、第２条件は、オーバーラップ量を増加させることで得られる効果が、典型的には、希薄燃焼領域を、回転数側ではなく、負荷（即ち、トルク）側へ拡大可能であることに鑑みて付加された条件である。そして、「第２条件を満たす」か否かは、第２条件を現に満たす場合のみならず、近い将来、第２条件を満たすと推定される場合も含む趣旨である。ここでいう「近い将来」とは、現在の走行状態の延長として想定される範囲の将来を示し、具体的に例えば、現在のギアで、このまま出力を増していけば、回転数が所定回転数閾値を下回り、且つ負荷が所定負荷閾値を越え、第２条件を満たすことが容易に推測され得る状況を含む。即ち、かかるギアに切り替えられることを、実質的な第２条件としてもよい趣旨である。

本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記吸気の圧力、及び前記排気の圧力を夫々特定する圧力特定手段を更に備え、前記特定された前記吸気の圧力から、前記特定された前記排気の圧力を差し引いた圧力差が、所定圧力差閾値を超える場合には、前記制御手段は、前記増加されるオーバーラップ量を縮小させる制限を設けるように、前記可変動弁機構を制御する。

この態様によれば、圧力センサ等の圧力特定手段によって、吸気の圧力（具体的には、過給機の一部であるコンプレッサ下流の圧力）及び排気の圧力（具体的には、過給機の一部であるタービン上流の圧力）が夫々特定される。ここで、特定された吸気の圧力から、特定された排気の圧力を差し引いた圧力差が、所定圧力差閾値を超える場合には、吸気が、吸気側から排気側へ、燃焼に寄与せずに吹き抜ける吹き抜け量が顕著となり得る。そこで、かかる場合には、混合気の吹き抜けを防止すべく、増加されるオーバーラップ量を縮小させる制限を設けるように、制御手段によって可変動弁機構が制御される。或いは、圧力差が、所定圧力差閾値を下回るまで、増加されるオーバーラップ量を段階的に縮小させるようにしてもよい。以上の結果、圧縮された吸気の多くが燃焼に寄与せずに排気側へと吹き抜けてしまう故にＮＯｘが増加してしまうことを極力回避できる。尚、「所定圧力差閾値」については、後ほど詳述する。

尚、このような圧力特定手段に代えて、吸気の圧力と排気の圧力との圧力差を特定する圧力差特定手段を備えてもよい。

この圧力差に基づいて制限を設ける態様では、前記吸気が、前記吸気弁を介して、前記内燃機関での燃焼が行われる気筒内に導入され、前記燃焼に寄与せずに、前記排気弁を介して吹き抜ける量を、吹き抜け量とするとき、前記吹き抜け量が所定吹き抜け量を下回る圧力を、前記所定圧力差閾値としてもよい。

この態様によれば、所定圧力差閾値が、このような値として、予め実験或いはシミュレーションによって設定されるので、一層適切な所定圧力差閾値に基づいて、増加されるオーバーラップ量を好適に縮小できる。尚、吸気が「燃焼に寄与せずに」とは、吸気が、気筒内で着火されずに、排気弁を介して吹き抜けるという意味であり、典型的には、排気行程と吸気行程との間で吸気弁と排気弁との開弁期間がオーバーラップしている間に生じやすい現象である。このタイミングで気筒に導入される吸気の一部は、燃焼行程を待たずして気筒から出て行くことになる。

或いは、この圧力差に基づいて制限を設ける態様では、前記制御手段は、前記吸気弁を進角させる吸気処理、及び前記排気弁を遅角させる排気処理を実行するように、前記可変動弁機構を制御することで、前記オーバーラップ量を増加させており、前記制限を設ける場合には、前記排気処理を停止するように、前記可変動弁機構を制御してもよい。

このように構成すれば、オーバーラップ量を増加させた結果、上述した圧力差が所定圧力差閾値を超えてしまっても、先ず、排気処理を停止することで対応する。従って、吸気処理は継続されるので、実行程容積はそのままに、吹き抜け量だけを低減でき、制御中断による希薄燃焼領域の縮小を極力抑えることができる。

この排気処理が停止される態様では、前記排気処理が停止されたにも関わらず、前記圧力差が、前記所定圧力閾値を超える場合には、前記吸気処理も停止するように、前記可変動弁機構を制御してもよい。

このように構成すれば、上述した圧力差が所定圧力差閾値を超えてしまい、排気処理を停止しただけでは圧力差が十分に低減されない場合には、吸気処理も停止する。このように、一層確実に、圧力差を縮めることができる。

本発明の作用及び他の利得は、次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされよう。

以下、発明を実施するための最良の形態として本発明の一実施形態を、図面に基いて詳細に説明する。

（１）第１実施形態
第１実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成及び動作処理を、図１から図５を参照して説明する。

先ず、図１を用いて、本実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成について説明する。ここに、図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関（即ち、エンジン）の制御装置の模式的な平面図である。

図１において、本発明に係る「内燃機関」の一例としてのエンジン２００には、吸気管２０６、シリンダ２０１、排気管２１０、ターボ過給機（即ち、コンプレッサ４１及びタービン４２）、可変動弁装置１０、制御装置１００等が備わる。

吸気管２０６は、吸気弁２０３の開閉によってシリンダ２０１内部との連通状態が制御されている。即ち、吸気管２０６において、外部から吸入された空気（即ち、吸入空気）と、燃料噴射装置であるインジェクタ２１１から噴射された燃料とが混合され（即ち、混合気を形成し）、吸気弁２０３を介してシリンダ２０１に供給される。アクセルポジションセンサ２１６は、運転者によるアクセルペダル２２６の踏み込み量、即ちアクセル開度を検出する。このアクセル開度に基づいて、加速要求があるか否かが判断される。スロットルバルブモータ２１７は、その踏み込み量に基いてスロットルバルブ２１４を開閉駆動する。スロットルバルブ２１４は、吸気管２３４からシリンダ２０１内部へ送り込む空気量を調節する。サージタンク１１１は、各気筒へ送り込む空気を分配する他、分配される空気の圧力変動を抑制する効果がある。スロットルポジションセンサ２１５は、スロットルバルブ２１４の開度を検出する。

シリンダ２０１は、その内部において、吸気管２０６から送られてきた混合気を、点火プラグ２０２により燃焼させることが可能に構成されている。この燃焼により、ピストン２０５は、シリンダ２０１内で上下に往復運動する。この往復運動がクランクシャフト２１９の回転運動に変換され、当該エンジン２００が搭載された車両を駆動可能に構成されている。クランクポジションセンサ２１８は、クランクシャフト２１９の回転角（即ち、クランク角）を検出する。

排気管２１０は、シリンダ２０１内部で発生する排気ガスを、排気弁２０４を介して排気することが可能に構成されている。空燃費センサ２２１は、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆ２を検出して、制御装置１００へ伝達可能に構成されている。こうして検出された空燃比Ａ／Ｆ２は、例えばインジェクタ２１１によって噴射される燃焼量のフィードバック補正に利用される。

ターボ過給機は、本発明に係る「過給機」の一例であり、コンプレッサ４１及びタービン４２を備えてなる。タービン４２は、排気管２１０に配設されており、排気ガスの運動エネルギを受けて回転させられ、このタービン４２の回転トルクをコンプレッサ４１の回転に変換可能に構成されている。コンプレッサ４１は、吸気管２３４に配設されており、その回転によって吸気を圧縮させる（過給する）ことが可能である。

可変動弁装置１０は、本発明に係る「可変動弁機構」の一例であり、例えばＶＶＴ-iであり、カムバイワイヤ（ＣａｍｂｙＷｉｒｅ）、電磁駆動弁等のように、吸気弁２０３及び排気弁２０４の動弁特性を変更可能に構成されている。

制御装置１００は、本発明に係る「燃焼判定手段」、「加速判定手段」及び「制御手段」の一例であり、エンジン２００の動作全体を制御する。中でも、吸気弁制御部１１０、排気弁制御部１２０等を備えており、可変動弁装置１０を制御して吸気弁２０３及び排気弁２０４の開弁期間のオーバーラップ量を調整する。これらは、好適には、周知の電子制御ユニット（Electronic Control Unit：ＥＣＵ）、中央処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）、制御プログラムを格納した読み出し専用メモリ（Read Only Memory：ＲＯＭ）、各種データを格納する随時書き込み読み出しメモリ（Random Access Memory：ＲＡＭ）等を中心とした論理演算回路として構成されている。更に、各種センサからの入力信号（例えば、アクセル開度、スロットル開度、エンジン２００の回転数Ｎｅ、クランク角ＣＡ、空燃費Ａ／Ｆ２等）を受ける入力ポート及び、各種アクチュエータ（例えば、可変動弁装置１０、スロットルバルブモータ２１７等）に制御信号を送る出力ポートに対して、バスを介して接続されている。

次に、図２を用いて、上記クランクポジションセンサ２１８に検出されたクランク角に対する、通常時と進角時とのバルブタイミングを比較する。ここに、図２は、実施形態に係る通常時と進角時とのバルブタイミングを比較するタイミング図である。

図２において、横軸はクランク角［°］を示し、通常時及び進角時の、クランク角に対応する吸気弁２０３の開弁期間を矢印で示す。

通常時、吸気弁２０３が、上死点に達する前に開弁し、下死点を過ぎても暫くは開弁し続ける開弁期間となるように、吸気弁制御部１１０は可変動弁装置１０を制御する。全開にするための時間が必要であり、且つ止まっていた混合気は慣性のために直ぐには動き出さず、他方、いったん吸気行程が始まると、シリンダ２０１内に流入する混合気は慣性のために流入し続けようとするためである。

進角時、吸気弁２０３が、通常時に比べて早く開閉弁するように、吸気弁制御部１１０は可変動弁装置１０を制御する。この際、吸気弁２０３の閉弁時期が下死点に近づき、吸気弁２０３及び排気弁２０４の開弁期間のオーバーラップ量も増加するので、シリンダ２０１内に流入する混合気量が増加し、排気エネルギも増加し、過給圧が上昇するので、トルクが増加する。これにより、加速要求に応えることができ、実用燃費の向上が見込まれる。

ところが、希薄燃焼の場合には、理論空燃比で燃焼する場合に比べて、排気温度が低く、排気エネルギも少ない。そのため過給圧も低くなり、希薄燃焼領域の拡大がさほど期待できない。特にコンプレッサ４１下流より、タービン４２上流圧力の方が低くなると、吸気弁２０３と排気弁２０４との開弁期間がオーバーラップする期間に、吸気弁２０３を介して導入される混合気が、シリンダ２０１での燃焼に寄与することなく、排気弁２０４を介して吹き抜けてしまう。この吹き抜け量が過剰になると、空燃比センサ２２１で検出される空燃比Ａ／Ｆ２は、排気全体で目標値になったとしても、シリンダ２０１内の空燃比Ａ／Ｆ１は目標値よりもリッチになってしまう虞がある。

この希薄燃焼の弊害について、図３を用いて説明を加える。ここに図３は、実施形態に係るシリンダ内の空燃比とＮＯｘとの関係を示す特性図である。

図３において、横軸はシリンダ２０１内の空燃比Ａ／Ｆ１を、縦軸は排気ガスに含まれるＮＯｘを夫々示す。

図３では、シリンダ２０１内の空燃比がリーンになればなるほど、ＮＯｘが減少し、逆に、リッチになればなるほど、ＮＯｘが増加する虞があることが示されている。例えば、上述したように、吸気弁２０３と排気弁２０４との開弁期間がオーバーラップする期間に、吸気弁２０３を介して導入される混合気が吹き抜ける量が過剰になると、ＮＯｘが増加する虞があることが示されている。

そこで、このようにエンジン２００が希薄燃焼を行っていると判定され、且つ加速要求がある（即ち、進角される）と判定される第１条件を満たす場合には、制御装置１００によって、吸気弁２０３と排気弁２０４とのオーバーラップ量を増加させるように、可変動弁装置１０が制御される。

この、動作処理について、図４及び図５を用いて、詳述する。ここに、図４は、第１実施形態に係るエンジンの回転数−トルクに係るマップにおける、希薄燃焼領域を示す特性図であり、図５は、第１実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作処理を示すフローチャートである。

図４において、横軸はエンジン２００の回転数［ｒｐｍ］、縦軸はトルク［Ｎｍ］を夫々示す。複数本の実線は、定常走行、加速１〜３、全負荷時の必要トルクを夫々示す。斑点領域は通常の希薄燃焼領域を、斜線領域はオーバーラップ量を増加させた際の希薄燃焼領域を夫々示す。斜線領域の上限のトルクは、典型的には、空気量の限界値に相当し、メカニカルな設計により決定され得る。尚、リーンバーン領域は、簡略的に示したものであり、実際の形状は当然これと異なることを妨げる趣旨ではない。

図５において、その動作時には、定期又は不定期に、希薄燃焼が行われているか否かが判定される（ステップＳ１）。具体的に例えば、制御装置１００が管理する燃焼モードを示すフラグに基づいて判定される。

ここで、希薄燃焼が行われていない場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、希薄燃焼の時のように排気エネルギが低いとは考えにくい。従って、オーバーラップ量を特に変えることなく、本処理を終了する。

他方、希薄燃焼が行われている場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、続いて加速要求があるか否かが、アクセル開度等に基づいて判定される（ステップＳ２）。

ここで、加速要求がない場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、言い換えれば定常走行の場合、ＮＯｘ重視のために、通常マップを用いる。

他方、加速要求がある場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、オーバーラップ量増加制御を実行する。具体的には、吸気弁２０３の開閉タイミングを制御する際に用いるマップを、通常マップから進角マップに切り替える（ステップＳ３）。その結果、図２を用いて説明したように、オーバーラップ量が増加し、トルクが増加する。即ち、結果的に、希薄燃焼領域が、高トルク側へと拡大されることとなる（図４の斜線領域を参照）。

以上、図１から図５を用いて説明した、第１実施形態によれば、定常走行時のみならず、定常走行時よりも要求トルクが大きい加速２及び３の時にも、希薄燃焼が可能となる。
（２）第２実施形態
次に、第２実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成及び動作処理を、図１から図５に加えて、図６から図８を用いて説明する。ここに、図６は、第２実施形態に係る内燃機関（即ち、エンジン）の制御装置の模式的な平面図である。

図６において、図１の構成にシフトレバー２２７が加えられている。このシフトレバー２２７は、例えば運転手が運転席から変速機のギヤチェンジ（即ち、変速）を行うための操作レバーである。かかる変速機は、変速比を操作できる限りにおいて、予めらかじめ用意された数種類の変速比（即ち、ギア）を切り替えて選択する多段変速機でもよいし、或いは連続的に無段階に変速比を操作できる構造をもつ無断変速機でもよい。この構成における、エンジンの回転数とトルクとの関係について、図７を用いて説明を加える。ここに図７は、第２実施形態に係るエンジンの回転数−トルクに係るマップにおける、希薄燃焼領域を示す特性図である。

図７において、ギアに応じた回転数とトルクとの関係が図４と異なる。そして、高ギアほど低回転高負荷となるため、オーバーラップ量を増加させる。即ち、高ギアの場合に選択的に希薄燃焼領域を拡大させることとする。上記構成に基づいた処理について、図８を用いて説明を加える。ここに、図８は、第２実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作処理を示すフローチャートである。

図８において、希薄燃焼が行われており（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、且つ加速要求がある場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、続いて高ギア判定が行われる（ステップＳ２１）。具体的には、現在のギアで、このまま出力を上げていくと、通常の希薄燃焼領域を超えるか否かが判断される。ここで、高ギアではないと判定される場合（ステップＳ２１：Ｎｏ）、例えば、図７に示す２速である場合、２速のままでは通常の希薄燃焼領域を超えることはないので、オーバーラップ量を特に変えることなく、本処理を終了する。

他方、高ギアであると判定される場合（ステップＳ２１：Ｙｅｓ）、例えば図７に示す３速である場合、この３速のまま出力を上げていくと、通常の希薄燃焼領域を超えることが図７よりわかる。従って、かかる事態に備えて、上述したオーバーラップ量増加制御を実行して、希薄燃焼領域を高トルク側へと拡大するべく、進角マップに切り替える（ステップＳ３）。

以上、図１から図５に加えて、図６から図８を用いて説明した、第２実施形態によれば、例えば図７における３速のように、通常の希薄燃焼領域を超えると予想されるギアである場合に、選択的にマップの切り替えを行えばよいことになるので、実践上非常に有効である。
（３）第３実施形態
次に、第３実施形態に係る内燃機関の制御装置の構成及び動作処理を、図１から図８に加えて、図９から図１２を用いて説明する。ここに、図９は、第３実施形態に係る内燃機関（即ち、エンジン）の制御装置の模式的な平面図である。

図９において、図１の構成に圧力センサ１２２、２２２が加えられている。圧力センサ１２２は、コンプレッサ４１下流の圧力を検出し、圧力センサ２２２は、タービン４２上流の圧力を検出するように構成されている。そして、制御装置１００は、両圧力の大小関係を監視しながら、進角制御を行い、オーバーラップ量を増加する。こうして検出されたコンプレッサ４１下流の圧力Ｐ１が、タービン４２上流の圧力Ｐ２に比べて大きくなればなるほど、上述したように混合気の吹き抜ける量が過剰になり、ＮＯｘが増加する虞がある（図２及び図３参照）からである。この構成における、エンジンの回転数とトルクとの関係について、図１０を用いて説明を加える。ここに図１０は、第３実施形態に係るエンジンの回転数−トルクに係るマップにおける、希薄燃焼領域を示す特性図である。

図１０において、本実施形態に係るエンジンの回転数−トルクに係るマップにおける、希薄燃焼領域は、図４で示した第１実施形態と同様でよく、その説明は省略する。上記構成に基づいた処理について、図１１を用いて説明を加える。ここに、図１１は、第３実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作処理を示すフローチャートである。

図１１において、希薄燃焼が行われており（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、且つ加速要求がある場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、上述したオーバーラップ量増加制御を実行して、希薄燃焼領域を高トルク側へと拡大するべく、進角マップに切り替える（ステップＳ３）。

そして、ΔＰ＝（コンプレッサ４１下流の圧力Ｐ１）−（タービン４２上流の圧力Ｐ２）が、所定圧力差閾値よりも大きいか否かが判定される（ステップＳ４）。ここで、ΔＰが所定圧力差閾値以下の場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、特に混合気の吹き抜け量が多いとは推測されないので、そのまま処理を続ける。

他方、ΔＰが所定圧力差閾値よりも大きい場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、即ち、コンプレッサ４１下流の圧力Ｐ１が、タービン４２上流の圧力Ｐ２に比べて著しく大きい場合、特に混合気の吹き抜け量が多いと推測される。言い換えれば、シリンダ２０１内の空燃比が狙い（例えばＡ／Ｆ＝２４）よりもリッチ化（例えば２０）し、ＮＯｘが増加する虞がある。そこで、オーバーラップ大制御を終了する（ステップＳ５）。具体的には、進角マップから通常マップに戻される。

以上、図１１を用いて説明した処理によれば、オーバーラップ大制御の弊害としてのＮＯｘを好適に回避可能となり、実践上非常に有効である。

或いは、吸気弁２０３と排気弁２０４とが共に、進角マップに切り替えられる場合には、上述した図１１に代えて、図１２の処理でもよい。ここに、図１２は、第３実施形態に係るエンジンの回転数−トルクに係るマップにおける、希薄燃焼領域を示す特性図である。

図１２に示す処理は、上述したオーバーラップ量増加制御を実行して、希薄燃焼領域を高トルク側へと拡大するべく、進角マップに切り替える際、吸気弁２０３と排気弁２０４とが共に、進角マップに切り替えられる形態である（ステップＳ３）。それ故、進角マップから通常マップに戻す際の処理が図１１と異なる。

図１２でも、図１１と同様に、希薄燃焼が行われており（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、且つ加速要求がある場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、進角制御を行うべく、進角マップに切り替える（ステップＳ３）。そして、適宜ΔＰが所定圧力差閾値よりも大きいか否かが判定される（ステップＳ４１及びステップＳ４２）。

ここで、ΔＰが所定圧力差閾値よりも大きい場合（ステップＳ４１：Ｙｅｓ）、混合気の吹き抜け量が多いと推測される。そこで、先ずは、排気弁２０４を制御する排気弁制御部１２０のみ通常マップに戻す（ステップＳ５１）。

それでも、依然としてΔＰが所定圧力差閾値よりも大きい場合（ステップＳ４２：Ｙｅｓ）、吸気弁２０３を制御する吸気弁制御部１１０も通常マップに戻す（ステップＳ５２）。 他方、ΔＰが所定圧力差閾値以下の場合（ステップＳ４１：Ｎｏ或いはステップＳ４２：Ｎｏ）、特に混合気の吹き抜け量が多いとは推測されないので、そのまま処理を続ける。

以上、図１２を用いて説明した処理によれば、混合気の吹き抜け量が多いと推測されても、先ず、排気側のみを戻すことで、実行程容量はそのままに、吹き抜け量だけを低減でき、制御中断による希薄燃焼領域の縮小を抑制できるため、実践上非常に有効である。

以上、図１から図８に加えて、図９から図１２を用いて説明した、第３実施形態によれば、コンプレッサ４１下流の圧力Ｐ１と、タービン４２上流の圧力Ｐ２との大小関係を監視しながら、好適に、希薄燃焼領域を拡大させる恩恵を享受できる。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置も又、本発明の技術的範囲に含まれるものである。

本発明の実施形態に係る内燃機関（即ち、エンジン）の制御装置の模式的な平面図である。 実施形態に係る通常時と進角時とのバルブタイミングを比較するタイミング図である。 実施形態に係るシリンダ内の空燃比とＮＯｘとの関係を示す特性図である。 第１実施形態に係るエンジンの回転数−トルクに係るマップにおける、希薄燃焼領域を示す特性図である。 第１実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作処理を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る内燃機関（即ち、エンジン）の制御装置の模式的な平面図である。 第２実施形態に係るエンジンの回転数−トルクに係るマップにおける、希薄燃焼領域を示す特性図である。 第２実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作処理を示すフローチャートである。 第３実施形態に係る内燃機関（即ち、エンジン）の制御装置の模式的な平面図である。 第３実施形態に係るエンジンの回転数−トルクに係るマップにおける、希薄燃焼領域を示す特性図である。 第３実施形態に係る内燃機関の制御装置の動作処理を示すフローチャートである。 第３実施形態に係るエンジンの回転数−トルクに係るマップにおける、希薄燃焼領域を示す特性図である。

符号の説明

２００…エンジン、２０６…吸気管、２０１…シリンダ、２１０…排気管、４１…コンプレッサ、４２…タービン、１０…可変動弁装置、１００…制御装置

Claims (7)

1. 吸気及び排気の量を夫々調整する吸気弁及び排気弁が開閉するタイミングを夫々変更可能な可変動弁機構と、前記吸気を圧縮する過給機とを備え、希薄燃焼が可能である内燃機関を制御するための制御装置であって、
   前記内燃機関が前記希薄燃焼を行っているか否かを判定する燃焼判定手段と、
   前記内燃機関に対して加速要求があるか否かを判定する加速判定手段と、
   前記希薄燃焼を行っていると判定され、且つ前記加速要求があると判定される第１条件を満たす場合には、前記希薄燃焼を維持しつつ、前記吸気弁と前記排気弁との開弁期間のオーバーラップ量を増加させるように、前記可変動弁機構を制御する制御手段と
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記加速判定手段は、アクセル開度及び前記アクセル開度の時間変化量のうち少なくとも一方に基づいて、前記加速要求があるか否かを判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記第１条件に加えて、前記内燃機関の回転数が所定回転数閾値を下回り、且つ負荷が所定負荷閾値を越える第２条件を満たす場合には、
   前記制御手段は、前記オーバーラップ量を増加させるように、前記可変動弁機構を制御する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記吸気の圧力、及び前記排気の圧力を夫々特定する圧力特定手段を更に備え、
   前記特定された前記吸気の圧力から、前記特定された前記排気の圧力を差し引いた圧力差が、所定圧力差閾値を超える場合には、
   前記制御手段は、前記増加されるオーバーラップ量を縮小させる制限を設けるように、前記可変動弁機構を制御する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記吸気が、前記吸気弁を介して、前記内燃機関での燃焼が行われる気筒内に導入され、前記燃焼に寄与せずに、前記排気弁を介して吹き抜ける量を、吹き抜け量とするとき、前記吹き抜け量が所定吹き抜け量を下回る圧力を、前記所定圧力差閾値とする
   ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記制御手段は、前記吸気弁を進角させる吸気処理、及び前記排気弁を遅角させる排気処理を実行するように、前記可変動弁機構を制御することで、前記オーバーラップ量を増加させており、
   前記制限を設ける場合には、前記排気処理を停止するように、前記可変動弁機構を制御する
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記排気処理が停止されたにも関わらず、前記圧力差が、前記所定圧力閾値を超える場合には、前記吸気処理も停止するように、前記可変動弁機構を制御する
   ことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。

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